WO2004101998A1 - Scrollpumpe - Google Patents

Scrollpumpe Download PDF

Info

Publication number
WO2004101998A1
WO2004101998A1 PCT/EP2004/005258 EP2004005258W WO2004101998A1 WO 2004101998 A1 WO2004101998 A1 WO 2004101998A1 EP 2004005258 W EP2004005258 W EP 2004005258W WO 2004101998 A1 WO2004101998 A1 WO 2004101998A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
scroll pump
pump according
seal
flanks
condensate
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/005258
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Fickert
Hubert Engmann
Wolfgang Heinritz
Original Assignee
Ilmvac Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE20307911U external-priority patent/DE20307911U1/de
Application filed by Ilmvac Gmbh filed Critical Ilmvac Gmbh
Priority to DE112004000755T priority Critical patent/DE112004000755D2/de
Publication of WO2004101998A1 publication Critical patent/WO2004101998A1/de

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0092Removing solid or liquid contaminants from the gas under pumping, e.g. by filtering or deposition; Purging; Scrubbing; Cleaning
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/10Stators
    • F04C2240/102Stators with means for discharging condensate or liquid separated from the gas pumped
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2250/00Geometry
    • F04C2250/10Geometry of the inlet or outlet
    • F04C2250/102Geometry of the inlet or outlet of the outlet

Definitions

  • the present invention relates to a scroll pump - also called a spiral pump - for conveying gases or gas-condensate mixtures.
  • This pump has an inlet, an outlet, a fixed stator disc and an oscillating rotor disc which is attached to a drive shaft.
  • the stator disk and the rotor disk lie essentially parallel to one another and each carry spirally running flanks which engage in one another to form variable delivery spaces.
  • spiral pumps The principle of action of spiral pumps has been known for a long time.
  • a spiral pump is described in DE 28 26 071 C2, for example, where different designs of the spiral elements are shown in order to avoid delivery pressure pulsations.
  • two spirally running flanks or ribs mesh with one another, with the oscillation movement of at least one of these disks continuously displacing the delivery space formed between these flanks from the outside inwards.
  • the medium enclosed in the delivery chamber is continuously transported along the flanks and is usually released from the pump after reaching the center of the spirals.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved scroll pump in which the condensate accumulation in the delivery space is reduced.
  • the condensate occurring in the delivery chamber should be easily discharged to the outside and should not remain in the delivery chamber even when the pump is stopped.
  • Another object of the present invention is also to reduce the tendency to form condensate within the delivery chamber.
  • the aim of the invention is to make the scroll pump insensitive to aggressive media and to reduce the size of the pump unit coupled to a drive motor.
  • the scroll pump according to the invention in that the drive shaft is arranged essentially vertically in the operating state, so that the disks lie essentially horizontally.
  • the flanks of the disks are therefore preferably vertical, since they run largely perpendicular to the plane of the disks.
  • the outlet starts from the center of the disc below and is led to the outside in such a way that any condensate present can flow away due to gravity.
  • This type of construction prevents the accumulation of condensate in the lower areas of the delivery chamber, since the condensate automatically flows to the outlet due to gravity and can be discharged from there.
  • the scroll pump therefore does not have to actively convey any condensate that may occur, so that the delivery rate is not impaired.
  • no outlet valve is switched on in the outlet of the scroll pump.
  • the conveyed gases or vapors can pass through the outlet unhindered without having to overcome an opening pressure of an outlet valve.
  • the pumped medium When the pumped medium is dispensed, it does not experience an increase in pressure, which in conventional pumps always entails the risk of vapors condensing out.
  • These changed pressure conditions fundamentally reduce the tendency of vapors to condense out, so that less condensate is created in the delivery chamber from the outset.
  • a spiral seal is attached to the free end of the spirally extending flanks, which rests against the opposite disk to seal the delivery space. This seal separates the adjacent conveying spaces between the individual turns of the spiral.
  • the spiral seal mentioned is inserted in an end groove in the flanks and protrudes slightly beyond the flanks in the axial direction. In this way, a small channel is created at the transition between the seal and the flank, which allows any condensate that may be present to drain off in each section of the spiral flanks, even if the conveyor pump of the scroll pump is not moved. This means that condensate can flow to the outside due to gravity even after the pump has been shut down.
  • an inner and an outer circumferential seal are provided, which bring about a complete sealing of the delivery chamber with respect to the bearings and other housing parts, so that aggressive media occur only within the delivery room, which consists of a resistant Material can be made or have a suitable surface coating.
  • a gas-tight pump chamber can be created in which no bearings for moving parts have to be integrated, so that, for example, error-prone and complicated shaft seals or gas-tight ball bearings can be dispensed with.
  • this offers the advantage that no lubricants are required, so that a back diffusion of such substances into the upstream vacuum area is excluded.
  • the drive shaft merges directly into the output shaft of an electric motor or is formed in one piece with it.
  • the drive motor can be positioned in the immediate vicinity of the scroll pump, so that the overall size of the entire unit is minimized.
  • coupling elements between the shafts can be dispensed with, as a result of which the assembly effort and the component costs can be reduced.
  • a different connection between the scroll pump and the drive motor can also be selected.
  • standard flange motors can be coupled to the pump.
  • Figure 1 is a simplified side sectional view of a scroll pump with an electric motor.
  • FIG. 2 shows a more detailed sectional view of a preferred embodiment of the scroll pump
  • FIG. 4 shows a sectional detailed view of a stator disk and a rotor disk with respective flanks
  • FIG. 5 the rotor disc in a plan view.
  • a scroll pump according to the invention is shown in a side sectional view.
  • the scroll pump has a housing 1 in which a fixed stator disk 2 and an oscillating rotor disk 3 are arranged.
  • the fixed stator disk can simultaneously be part of the housing 1.
  • the stator disk 2 lies below the rotor disk 3.
  • an interchanged arrangement could also be selected.
  • the rotor disk 3 is coupled to a drive shaft 4, by means of which the pumping movement of the rotor disk can be brought about.
  • the drive shaft 4 is at the same time part of an electric motor 5, so that it functions as its output shaft.
  • the driving force provided by the motor is therefore transmitted to the rotor disk 3 without gear and clutch elements. This simplifies the construction of the complete unit and reduces the size required. Modified embodiments can, however, also use independent motors.
  • the two disks 2, 3 each have flanks 6, which extend from the respective disk in the direction of the opposite disk. Since the basic mode of operation of a spiral or scroll pump is known to the person skilled in the art, the usual structure of the disks and the flanks need not be described in detail here. In principle, the flanks 6 are spiral on the respective one
  • the disc is arranged and interlocks in such a way that a variable delivery space 7 is provided between them.
  • the decisive factor for the improved functionality of the scroll pump is the fact that it is operated with the drive shaft 4 standing vertically (vertically). As a result, the stator disk 2 and the rotor disk 3 are essentially horizontal (horizontal). If condensate occurs in the conveying space 7 formed between the flanks during operation of the scroll pump, it collects on the lower disk due to the force of gravity, that is, on the bottom surface of the stator disk 2 in the embodiment shown.
  • an outlet 9 is located at the lowest point of the delivery chamber, approximately in the center of the lower disk.
  • the condensate collects without the pumping capacity being required, simply due to the force of gravity.
  • the pump that supports it also supports the discharge of the condensate.
  • the outlet 9 is preferably led out without the interposition of an outlet valve, so that the condensate (and the conveyed gas) can flow out of the scroll pump without pressure both during operation and in the idle state. By dispensing with an outlet valve, the pumped gas does not have to be subjected to a pressure increase at the pump outlet, so that there is hardly any condensation.
  • FIG. 2 shows a more detailed sectional view of a preferred embodiment of the scroll pump, from which further details can be seen.
  • the rotor disk 3 is coupled to an eccentric end of the drive shaft 4, which causes an eccentric movement of the rotor disk when the drive shaft rotates, as is customary in scroll pumps.
  • an electric fan 10 is arranged below the panes 2, 3 and serves to supply cooling air to the complete unit.
  • a fan wheel 16 which is attached to the outer end of the motor shaft, can also be arranged above the motor 5 for cooling the motor.
  • Fig. 3 the scroll pump is shown in a view from below.
  • the inlet 8 and the outlet 9 are led away to the side.
  • the outlet 9 begins in the plane of the lower boundary of the delivery space.
  • FIG. 4 shows a detailed view of the stator disk 2 and the rotor disk 3. It can be seen that the respective flanks 6 originate from one disk and run adjacent to one another in the direction of the opposite disk.
  • a spiral seal 11 is arranged on the end face of each flank 6, only one spiral seal being shown in FIG. 4 for simplification.
  • the spiral seal 11 can be formed by a sealing band which is adapted to the media to be conveyed and should also have a low coefficient of friction so as not to unnecessarily impede the oscillation of the rotor disk 3.
  • the spiral seal 11 lies on their side facing away from the flank 6 on the bottom surface of the opposite pane.
  • the spiral seal 11 is preferably inserted into a groove 12 which runs in the end face of the flank 6. Because the spiral seal 11 projects somewhat beyond the flank 6, the end face of the flank 6 does not rub on the bottom side of the opposite disk during operation of the pump. In addition, a small channel 13 remains between the spiral seal 11 of the adjacent flank 6 and the opposite disk, which condensate can also drain off when the scroll pump is at a standstill. This channel can be kept so small that the pump output is hardly affected.
  • the scroll pump can be operated, for example, at approximately 1,500 revolutions per minute in order to convey gases. At the resulting flow velocities, small enough air gaps or channels do not have a negative effect on the delivery rate. It is therefore also not necessary for the flanks 6 to bear against one another during the rotation of the rotor disk 3. Rather, a minimal air gap is left to keep the wear of the pump small.
  • FIG. 5 shows the rotor disk 3 in a top view.
  • a circumferential inner seal 14 and a circumferential outer seal 15 are also provided.
  • the circumferential seals 14, 15 again seal the entire pump chamber from the bearings and the environment. Therefore, no shaft seals or other gas-tight connections to ball bearings are required, which results in an inexpensive and reliable construction. It also ensures that no pumped media is released into the environment so that the scroll pump is also suitable for pumping aggressive substances. In fact, a double seal takes place during operation, since the scoop space is primarily already sealed by the spiral seal 11 and the further sealing is carried out by the circumferential seals 14, 15.
  • the circumferential seals are preferably made of the same material as the spiral seal.
  • the scroll pump is equipped with a gas ballast feed.
  • a gas ballast feed This means that ambient air or inert gas can be added to the medium to be pumped during the compression phase, which further reduces the risk of undesired condensation of vapors in the pump.
  • a suitable inlet valve can be connected to the gas ballast supply.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scrollpumpe zur Förderung von Gasen oder Gas-Kondensat-Gemischen. Diese Pumpe besitzt einen Einlass, einen Auslass, eine feststehende Statorscheibe und eine oszillierende Rotorscheibe, die auf einer Antriebswelle befestigt ist. Die Statorscheibe und die Rotorscheibe liegen im wesentlichen parallel zueinander und tragen jeweils spiralförmig verlaufende Flanken, die unter Bildung von veränderlichen Förderräumen ineinander eingreifen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Scheiben im Betriebszustand im wesentlichen horizontal liegen, dass der Auslass vom Zentrum der unten liegenden Scheibe ausgeht und so nach aussen geführt ist, dass gegebenenfalls anstehendes Kondensat aufgrund der Schwerkraft abfliesst. Vorzugsweise sind innerhalb und ausserhalb der Spiralen umlaufende Dichtun gen angeordnet, die eine Kapselung des Förderraums bewirken.

Description

Scrollpumpe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scrollpumpe - auch Spiralpumpe genannt - zur Förderung von Gasen oder Gas-Kondensat-Gemischen. Diese Pumpe besitzt einen Einlass, einen Auslass, eine feststehende Statorscheibe und eine oszillierende Rotorscheibe, die auf einer Antriebswelle befestigt ist. Die Statorscheibe und die Rotorscheibe liegen im wesentlichen parallel zueinander und tragen jeweils spiralförmig verlaufende Flanken, die unter Bildung von veränderlichen Förderräumen ineinander eingreifen.
Das Wirkprinzip von Spiralpumpen ist seit langem bekannt. In der DE 28 26 071 C2 ist beispielsweise eine Spiralpumpe beschrieben, wobei dort insbesondere unterschiedliche Gestaltungen der Spiralelemente gezeigt sind, um Förderdruckpulsa- tionen zu vermeiden. Generell greifen bei der Spiral- oder Scrollpumpe zwei spiralförmig verlaufende Flanken oder Rippen ineinander ein, wobei durch die Oszillationsbewegung mindestens einer dieser Scheiben der zwischen diesen Flanken ausgebildete Förderraum kontinuierlich von außen nach innen verschoben wird. Dabei wird das im Förderraum eingeschlossene Medium kontinuierlich entlang der Flanken transportiert und üblicherweise nach Erreichen des Zentrums der Spiralen aus der Pumpe abgegeben.
Aus der EP 0 579 888 AI ist eine rotierende Spiralpumpe bekannt, bei welcher die spiralförmig verlaufenden Rippen in mehrere Segmente unterteilt sind, um hohe Drücke zu erzielen und temperaturbedingte Toleranzprobleme zu vermeiden. Bisher bekannte Scrollpumpen besitzen das Problem, dass sich zwischen den spiralförmig verlaufenden Flanken Kondensat sammeln kann, welches nur schwer durch den spiralförmigen Förderraum abtransportiert werden kann und dadurch die Förderleistung der Pumpe stark beeinträchtigt. Wenn sich beispielsweise auf Grund des gegen ein üblicherweise vorhandenes Ausgangsventil aufzubauenden Drucks Kondensat ausbildet und die Pumpe außer Betrieb genommen wird, verbleibt eine Restmenge des Kondensats in bestimmten Abschnitten des Förderraums, was insbesondere bei der Förderung aggressiver Medien zu einem erhöhten Verschleiß der Pumpe führt.
Bekannte Scrollpumpen haben eine horizontale Antriebswelle, so dass die Scheiben mit den spiralförmigen Flanken vertikal stehen. Durch diese Anordnung kann auch nach Abschalten der
Pumpe das im Förderraum angesammelte Kondensat nicht entfernt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine verbesserte Scrollpumpe bereit zu stellen, bei welcher die Kondensatansammlung im Förderaum reduziert wird. Dazu soll das im Förderraum auftretende Kondensat ohne Weiteres nach außen abgeführt werden und selbst bei stehender Pumpe nicht im Förderraum verbleiben. Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht außerdem darin, die Neigung zur Kondensatausbildung innerhalb des Förderraums zu reduzieren. Schließlich ist es Ziel der Erfindung, die Scrollpumpe unempfindlich gegen aggressive Medien zu gestalten und die Baugröße der mit einem Antriebsmotor gekoppelten Pumpenein- heit zu reduzieren. Die genannte Aufgabe wird von der erfindungsgemäßen Scrollpumpe gelöst, indem die Antriebswelle im Betriebszustand im wesentlichen vertikal angeordnet ist, so dass die Scheiben im wesentlichen horizontal liegen. Die Flanken der Scheiben stehen also bevorzugt vertikal, da sie weitgehend senkrecht zur Ebene der Scheiben verlaufen. Außerdem geht der Auslass vom Zentrum der unten liegenden Scheibe aus und ist derart nach außen geführt, dass gegebenenfalls anstehendes Kondensat auf Grund der Schwerkraft abfließen kann.
Diese Bauart verhindert die Ansammlung von Kondensat in unteren Bereichen des Förderraums, da das Kondensat auf Grund der Schwerkraft selbsttätig zum Auslass fließt und von dort aus abgegeben werden kann. Die Scrollpumpe muss eventuell auftre- tendes Kondensat daher nicht aktiv fördern, so dass die Förderleistung nicht beeinträchtigt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in den Auslass der Scrollpumpe kein Ausgangsventil eingeschaltet. Dadurch können die geförderten Gase bzw. Dämpfe den Auslass ungehindert passieren, ohne dass ein Öffnungsdruck eines Ausgangsventils überwunden werden müsste. Bei der Abgabe des gepumpten Mediums erfährt dieses somit keine Druckerhöhung, die bei herkömmlichen Pumpen immer die Gefahr des Auskondensierens von Dämpfen in sich birgt. Diese veränderten Druckverhältnisse reduzieren grundsätzlich die Neigung von Dämpfen zum Auskondensieren, so dass von vornherein weniger Kondensat im Förderraum entsteht.
Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist an dem freien Ende der spiralförmig verlaufenden Flanken eine Spiraldichtung angebracht, welche zur Abdichtung des Förderraums an der gegenüberliegenden Scheibe anliegt. Durch diese Dichtung werden die .benachbarten Förderräume zwischen den einzelnen Windungen der Spirale voneinander getrennt.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die genannte Spiraldichtung in einer stirnseitigen Nut in den Flanken eingelegt ist und in axialer Richtung geringfügig über die Flanken hinaus ragt. Auf diese Weise entsteht am Übergang zwischen Dichtung und Flanke ein kleiner Kanal, der in jedem Abschnitt der spiralförmigen Flanken den Abfluss von gegebenenfalls vorhandenem Kondensat gestattet, selbst wenn die Förderscheibe der Scrollpumpe nicht bewegt wird. Kondensat kann dadurch auch nach Außerbetriebnahme der Pumpe allein auf Grund der Schwerkraft nach außen abfließen.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn zusätzlich zu der Spiraldichtung eine innere und eine äußere umlaufende Dichtung angebracht sind, die eine vollständige Abdichtung des Förderraums gegenüber den Lagern und sonstigen Gehäuseteilen bewir- ken, so dass aggressive Medien nur innerhalb des Förderraums auftreten, welcher aus einem resistenten Material hergestellt sein oder eine geeignete Oberflächenbeschichtung aufweisen kann. Auf diese Weise kann ein gasdichter Pumpenraum erzeugt werden, in welchen keine Lager für bewegte Teile integriert werden müssen, so dass beispielsweise auf fehleranfällige und komplizierte Wellendichtungen oder gasdichte Kugellager verzichtet werden kann. Außerdem bietet dies den Vorteil, das keine Schmiermittel benötigt werden, so dass eine Rückdiffusion solcher Stoffe in den vorgeschalteten Vakuumbereich ausgeschlossen ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform geht die Antriebswelle, an welcher die Förderscheibe befestigt ist, unmittelbar in die Abtriebswelle eines elektrischen Motors über bzw. ist einstückig mit dieser ausgebildet. Der Antriebsmotor kann auf diese Weise in unmittelbarer Nähe der Scrollpumpe positioniert werden, so dass die Baugröße der gesamten Einheit minimiert wird. Außerdem kann dadurch auf Kupplungselemente zwischen den Wellen verzichtet werden, wodurch sich der Montageaufwand und die Bauteilkosten reduzieren lassen. Bei abgewan- delten Ausführungsformen kann jedoch auch eine andere Verbindung zwischen Scrollpumpe und Antriebsmotor gewählt werden. Beispielsweise können Standard-Flanschmotoren an die Pumpe angekoppelt werden.
Weiter Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte seitliche Schnittansicht einer Scrollpumpe mit einem elektrischen Motor;
Fig. 2 eine detailliertere Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Scrollpumpe;
Fig. 3 eine vereinfachte Ansicht der Scrollpumpe von unten;
Fig. 4 eine geschnittene Detailansicht einer Statorscheibe und einer Rotorscheibe mit jeweiligen Flanken;
Fig. 5 die Rotorscheibe in einer Draufsicht. In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Scrollpumpe in einer seitlichen Schnittansicht dargestellt. Die Scrollpumpe besitzt ein Gehäuse 1, in welchem eine feststehende Stator- scheibe 2 und eine oszillierende Rotorscheibe 3 angeordnet sind. Die feststehende Statorscheibe kann dabei gleichzeitig Bestandteil des Gehäuses 1 sein. Bei der dargestellten Ausführungsform liegt die Statorscheibe 2 unterhalb der Rotorscheibe 3. Bei abgewandelten Ausführungsformen könnte aber auch eine vertauschte Anordnung gewählt werden.
Die Rotorscheibe 3 ist an eine Antriebswelle 4 gekoppelt, durch welche die Pumpbewegung der Rotorscheibe hervorgerufen werden kann. Bei der hier dargestellten bevorzugten Ausfüh- rungsform ist die Antriebswelle 4 gleichzeitig Bestandteil eines elektrischen Motors 5, so dass sie als dessen Abtriebswelle fungiert. Die vom Motor bereit gestellte Antriebskraft wird daher ohne Getriebe- und Kupplungselemente an die Rotorscheibe 3 übertragen. Dies vereinfacht den Aufbau der kompletten Einheit und reduziert die erforderliche Baugröße. Abgewandelte Ausführungsformen können jedoch auch eigenständige Motoren zum Einsatz bringen.
Die beiden Scheiben 2, 3 besitzen jeweils Flanken 6, die sich ausgehend von der jeweiligen Scheibe in Richtung zur gegenüberliegenden Scheibe erstrecken. Da die prinzipielle Funktionsweise einer Spiral- oder Scrollpumpe dem Fachmann bekannt ist, muss der gewöhnliche Aufbau der Scheiben und der Flanken hier nicht detailliert beschrieben werden. Prinzi- piell sind die Flanken 6 spiralförmig auf der jeweiligen
Scheibe angeordnet und greifen derart ineinander ein, dass zwischen ihnen ein veränderlicher Förderraum 7 bereit gestellt wird. Entscheidend für die verbesserte Funktionsweise der Scrollpumpe ist der Umstand, dass diese mit vertikal (senkrecht) stehender Antriebswelle 4 betrieben wird. Demzufolge stehen die Statorscheibe 2 und die Rotorscheibe 3 im wesentlichen horizontal (waagerecht) . Sofern beim Betrieb der Scrollpumpe in dem zwischen den Flanken ausgebildeten Förderraum 7 Kondensat auftritt, sammelt sich dieses auf Grund der Schwerkraft auf der unteren Scheibe, bei der dargestellten Ausfüh- rungsform also auf der Bodenfläche der Statorscheibe 2.
Während über einen Einlass 8 an relativ beliebiger Stelle das zu pumpende Medium in die Scrollpumpe eingeleitet wird, befindet sich ein Auslass 9 am tiefsten Punkt des Förderraums, etwa im Zentrum der unteren Scheibe. An dieser Stelle sammelt sich das Kondensat, ohne dass dafür die Förderleistung der Pumpe erforderlich wäre, allein auf Grund der wirkenden Schwerkraft. Natürlich unterstützt die fördernde Pumpe den Austrag des Kondensats zusätzlich. Der Auslass 9 wird vorzugsweise ohne Zwischenschaltung eines Ausgangsven- tils herausgeführt, so dass das Kondensat (und das geförderte Gas) druckfrei aus der Scrollpumpe sowohl während des Betriebs als auch im Ruhezustand abfließen kann. Durch Verzicht auf ein Ausgangsventil muss das geförderte Gas auch keiner Druckerhöhung am Pumpenausgang unterzogen werden, so dass es kaum zur Kondensation kommt.
Fig. 2 zeigt eine detailliertere Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Scrollpumpe, aus der sich weitere Einzelheiten erkennen lassen. So ist beispielsweise ersicht- lieh, das die Rotorscheibe 3 an ein exzentrisches Ende der Antriebswelle 4 gekoppelt ist, wodurch bei Drehung der Antriebswelle eine exzentrische Bewegung der Rotorscheibe hervorgerufen wird, wie dies bei Scrollpumpen üblich ist. Aus Fig. 2 ist weiterhin ersichtlich, dass unterhalb der Scheiben 2, 3 ein elektrischer Lüfter 10 angeordnet ist, welcher der Zufuhr von Kühlluft an die komplette Einheit dient.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform wäre auch denkbar, dass lediglich ein Lüfterrad auf einer Verlängerung der Antriebswelle 4 befestigt wird, wobei in diesem Fall die Durchfuhr der Antriebswelle durch die Statorscheibe und die Kompensation der Exzenterbewegung erforderlich wären.
Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, kann zur Motorkühlung auch oberhalb des Motors 5 ein Lüfterrad 16 angeordnet sein, welches an dem äußeren Ende der Motorwelle angebracht ist.
In Fig. 3 ist die Scrollpumpe in einer Ansicht von unten dargestellt. Der Einlass 8 und der Auslass 9 sind seitlich weggeführt. Für die Funktionsweise ist jedoch entscheidend, dass der Auslass 9 in der Ebene der unteren Begrenzung des Förderraums beginnt .
Fig. 4 zeigt eine Detailansicht der Statorscheibe 2 und der Rotorscheibe 3. Es ist erkennbar, dass die jeweiligen Flanken 6 von einer Scheibe ausgehen und benachbart zueinander in Richtung zur gegenüberliegenden Scheibe verlaufen. Für die Abdichtung der einzelnen Förderräume 7 ist an der Stirnseite jeder Flanke 6 eine Spiraldichtung 11 angeordnet, wobei in der Fig. 4 zur Vereinfachung nur eine einzige Spiraldichtung dargestellt ist. Die Spiraldichtung 11 kann durch ein Dichtungsband gebildet sein, welches an die zu fördernden Medien angepasst ist und außerdem einen geringen Reibungskoeffizienten aufweisen soll, um die Oszillation der Rotorscheibe 3 nicht unnötig zu behindern. Die Spiraldichtung 11 liegt auf ihrer der Flanke 6 abgewandten Seite an der Bodenfläche der gegenüberliegenden Scheibe an.
Vorzugsweise ist die Spiraldichtung 11 in eine Nut 12 einge- legt, welche in der Stirnseite der Flanke 6 verläuft. Dadurch dass die Spiraldichtung 11 etwas über die Flanke 6 hinaus ragt, schleift die Stirnseite der Flanke 6 während des Betriebs der Pumpe nicht auf der Bodenseite der gegenüberliegenden Scheibe. Außerdem verbleibt zwischen der Spiraldich- tung 11 der benachbarten Flanke 6 und der gegenüberliegenden Scheibe ein kleiner Kanal 13, der auch beim Stillstand der Scrollpumpe ein Abfließen von Kondensat ermöglicht. Dieser Kanal kann so klein gehalten werden, dass die Förderleistung der Pumpe kaum beeinträchtigt wird. In diesem Zusammenhang ist zu bedenken, dass die Scrollpumpe beispielsweise mit etwa 1.500 Umdrehungen pro Minute betrieben werden kann, um Gase zu fördern. Bei den sich ergebenden Strömungsgeschwindigkeiten wirken sich klein genug gehaltene Luftspalte bzw. Kanäle nicht negativ auf die Förderleistung aus. Es ist dadurch auch nicht erforderlich, dass die Flanken 6 während der Rotation der Rotorscheibe 3 aneinander anliegen. Vielmehr wird ein minimaler Luftspalt belassen, um den Verschleiß der Pumpe klein zu halten.
Fig. 5 zeigt die Rotorscheibe 3 in einer Draufsicht. Außer der Spiraldichtung 11 sind weiterhin eine umlaufende innere Dichtung 14 und eine umlaufende äußere Dichtung 15 vorgesehen. Die umlaufenden Dichtungen 14, 15 dichten den gesamten Pumpenraum nochmals gegenüber den Lagern und der Umgebung ab. Es sind daher keine Wellendichtringe oder andere gasdichte Verbindungen zu Kugellagern erforderlich, wodurch sich ein preiswerter und funktionssicherer Aufbau ergibt. Außerdem ist sichergestellt, dass keine gepumpten Medien in die Umwelt gelangen, so dass sich die Scrollpumpe auch zur Förderung aggressiver Stoffe eignet. Während des Betriebs erfolgt faktisch eine doppelte Abdichtung, da der Schöpfraum in erster Linie bereits durch die Spiraldichtung 11 abgedichtet ist und die weitere Abdichtung durch die umlaufenden Dichtungen 14, 15 erfolgt. Die umlaufenden Dichtungen bestehen vorzugsweise aus dem selben Material wie die Spiraldichtung.
Bei abgewandelten Ausführungsformen, bei denen z.B. aufgrund der unkritischen zu fördenden Medien geringer Anforderungen an die Dichtheit gestellt werden, könnte aber auch auf die separaten umlaufenden Dichtungen verzichtet werden und diese Abdichtung in herkömmlicher Weise erfolgen.
Gemäß einer nochmals weitergebildeten Ausführungsform ist die Scrollpumpe mit einer Gasballastzuführung ausgerüstet. Damit kann während der Verdichtungsphase Umgebungsluft oder Inertgas zu dem zu fördernden Medium hinzugefügt werden, wodurch die Gefahr einer unerwünschten Kondensation von Dämpfen in der Pumpe weiter reduziert wird. An die Gasballastzuführung kann ein geeignetes Einlassventil angeschlossen werden.
Abwandlungen der hier erläuterten Ausführungsform sind ohne Weiteres möglich. Es ist jedoch darauf zu achten, dass die vertikale Lage der Antriebswelle und damit die horizontale Position der Statorscheibe und der Rotorscheibe aufrecht erhalten bleiben, um die Kondensatabführung zu gewährleisten. Der Auslass ist immer am tiefsten Punkt des Förderraums anzuordnen, damit das sich dort sammelnde Kondensat auf Grund der Schwerkraft aus der Pumpe abgeführt werden kann. Bezugszeichenlis-be
1 Gehäuse
2 Statorscheibe
3 Rotorscheibe
4 Antriebswelle
5 Motor
6 Flanken
7 Förderraum
8 Einlass
9 Auslass
10 Lüfter
11 Spiraldichtung
12 Nut
13 Kanal
14 umlaufende innere Dichtung
15 umlaufende äußere Dichtung
16 Lüfterrad

Claims

Patentansprüche
1. Scrollpumpe zur Förderung von Gasen oder Gas-Kondensat-
Gemischen mit einem Einlass (8), einem Auslass (9), einer feststehenden Statorscheibe (2) und einer oszillierenden Rotorscheibe (3), die an eine Antriebswelle (4) gekoppelt ist, wobei diese Scheiben (2, 3) im wesentlichen parallel zueinander liegen und jeweils spiralförmig verlaufende Flanken (6) tragen, die unter Bildung von veränderlichen Förderräumen (7) ineinander eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (2, 3) im Betriebszustand im wesentlichen horizontal liegen, dass der Auslass (9) vom Zentrum der unten liegenden Scheibe ausgeht und so nach außen geführt ist, dass ggf. anstehendes Kondensat aufgrund der Schwerkraft abfließt.
2. Scrollpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Auslass (9) kein die druckfreie Abgabe des Gases/ Kondensats behinderndes Ausgangsventil eingeschaltet ist.
3. Scrollpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass an dem freien Ende der spiralförmig verlaufenden
Flanken (6) jeweils eine Spiraldichtung (11) angebracht ist, welche zur Abdichtung der Förderräume (7) an der gegenüberliegenden Scheibe anliegt.
4. Scrollpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiraldichtung (11) in eine stirnseitige Nut (12) in den Flanken (6) eingelegt ist und in axialer Richtung geringfügig über die Flanken (6) hinausragt, so dass zwischen der Spiraldichtung (11) und dem Fuß des benachbarten Flankenabschnitts unter allen Betriebsbedingungen ein minimaler Kanal (13) verbleibt, der den Abfluss von Kondensat zum Auslass (9) gestattet.
5. Scrollpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im zentralen Bereich der Scheiben (2, 3) eine umlaufende innere Dichtung (14) und an deren äußerem Rand eine umlaufende äußere Dichtung (15) verlaufen, welche den von den spiralförmig verlaufenden Flanken (6) eingenommenen Raum gegenüber den Lagern und Gehäuseteilen (1) abdichten.
6. Scrollpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiraldichtung (11) und/oder die umlaufenden Dichtungen (14, 15) so angeordnet sind, dass zusätzliche Dichtungen an bewegten Bauteilen zur Abdichtung des Förderraums (7) nicht erforderlich sind.
7. Scrollpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (11, 14, 15) als Dichtungsbänder aus Teflon, Graphit und Gummi gestaltet sind.
8. Scrollpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (4) im Betriebszustand im wesentlichen vertikal angeordnet ist, dass die Rotorscheibe (3) oberhalb der Statorscheibe (2) angeordnet ist und dass die Antriebswelle einen exzentrischen Endabschnitt besitzt, der die Rotorscheibe (3) in eine exzentrische Bewegung versetzt.
9. Scrollpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (4) einstückig mit der Abtriebswelle eines elektrischen Motors (5) ausgebildet ist.
10. Scrollpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (4) weiterhin ein Lüfterrad (16) trägt, welches Kühlluft an die Scheiben (2, 3) und/oder an den Motor (5) transportiert.
11. Scrollpummpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Statorscheibe (2) ein elektrischer Lüfter (10) angeordnet ist, der Kühlluft an die Statorscheibe (2) bläst.
12. Scrollpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasballastzuführung angeordnet ist, über welche dem zu pumpenden Medium Umgebungsluft oder ein Inertgas beigemischt wird.
13,. Scrollpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Förderaum keine mit Schmiermittel behandelten Bauteile angeordnet sind.
PCT/EP2004/005258 2003-05-19 2004-05-15 Scrollpumpe WO2004101998A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112004000755T DE112004000755D2 (de) 2003-05-19 2004-05-15 Scrollpumpe

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20307911.6 2003-05-19
DE20307911U DE20307911U1 (de) 2003-05-19 2003-05-19 Scrollpumpe
EP04001358.3 2004-01-22
EP04001358A EP1479915A1 (de) 2003-05-19 2004-01-22 Scrollpumpe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004101998A1 true WO2004101998A1 (de) 2004-11-25

Family

ID=33454215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2004/005258 WO2004101998A1 (de) 2003-05-19 2004-05-15 Scrollpumpe

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE112004000755D2 (de)
WO (1) WO2004101998A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2949863A1 (de) * 2014-05-15 2015-12-02 Nabtesco Corporation Luftverdichtereinheit für ein fahrzeug

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4701115A (en) * 1985-01-28 1987-10-20 Sanden Corporation Axial sealing mechanism for a scroll compressor
US5098265A (en) * 1989-04-20 1992-03-24 Hitachi, Ltd. Oil-free scroll fluid machine with projecting orbiting bearing boss
JPH0754784A (ja) * 1993-08-09 1995-02-28 Hitachi Ltd 軸貫通スクロール圧縮機
EP0846863A1 (de) * 1996-06-24 1998-06-10 Daikin Industries, Limited Spiralverdichter
EP1199473A2 (de) * 2000-10-20 2002-04-24 Anest Iwata Corporation Spiralmaschine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4701115A (en) * 1985-01-28 1987-10-20 Sanden Corporation Axial sealing mechanism for a scroll compressor
US5098265A (en) * 1989-04-20 1992-03-24 Hitachi, Ltd. Oil-free scroll fluid machine with projecting orbiting bearing boss
JPH0754784A (ja) * 1993-08-09 1995-02-28 Hitachi Ltd 軸貫通スクロール圧縮機
EP0846863A1 (de) * 1996-06-24 1998-06-10 Daikin Industries, Limited Spiralverdichter
EP1199473A2 (de) * 2000-10-20 2002-04-24 Anest Iwata Corporation Spiralmaschine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 05 30 June 1995 (1995-06-30) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2949863A1 (de) * 2014-05-15 2015-12-02 Nabtesco Corporation Luftverdichtereinheit für ein fahrzeug
US10137909B2 (en) 2014-05-15 2018-11-27 Nabtesco Corporation Air compressor unit for vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
DE112004000755D2 (de) 2006-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3601674C2 (de)
DE3730966C2 (de) Hermetisch geschlossener Rotationskolbenkompressor mit horizontaler Antriebswelle
EP1899608B1 (de) Vakuum-drehschieberpumpe
DE3917656A1 (de) Verdichter
DE102006058229A1 (de) Ölpumpe eines Schneckenkompressors
DE102010055798A1 (de) Vakuumpumpe
DE3013006A1 (de) Drehkolbenverdichter
DE3113233A1 (de) Rotationskolbenverdichter
EP0392975A1 (de) Rotierender Spirallader für kompressible Medien
DE1503507A1 (de) Schmiervorrichtung fuer Verdichter,insbesondere fuer rotierenden Verdichter mit Gleitschiebern
EP0363503B1 (de) Pumpenstufe für eine Hochvakuumpumpe
DE3738686A1 (de) Spiralkompressor
DE10064717A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Pumpenaggregats
DE102005042451B4 (de) Vakuumpumpvorrichtung
WO2004101998A1 (de) Scrollpumpe
WO2013189571A1 (de) Motorkreiselpumpe mit einer gleitringdichtung
WO2020074318A1 (de) Pumpe, insbesondere für einen flüssigkeitskreislauf in einem fahrzeug
DE4437377B4 (de) Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine
EP0684384B1 (de) Innenzahnriemenpumpe
EP2783073B1 (de) Flüssigkeitsring-vakuumpumpe und flügelrad dafür
EP1479915A1 (de) Scrollpumpe
DE69831024T2 (de) Spiralverdichter
EP1601875B1 (de) Exzenterschneckenpumpe
WO2003081048A1 (de) Exzenterpumpe und verfahren zum betrieb dieser pumpe
DE3118297A1 (de) Zahnradpumpe

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DPEN Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
REF Corresponds to

Ref document number: 112004000755

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20060316

Kind code of ref document: P

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112004000755

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase
REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8607